摘要：近年来全髋关节置换得到了迅速发展,对一些终末性髋关节疾病进行了关节功能的重建,并取得了满意的疗效。但是全髋关节置换后股骨近端应力负荷会发生改变,导致股骨近端的所谓"适应性骨重建",其特点是皮质骨变薄,骨密度下降,引起股骨近端假体周围,尤其是股骨距区骨丢失。文章从骨水泥和非骨水泥全髋假体、假体涂层、全髋关节置换术式改变三个方面具体分析了对股骨近端应力遮挡效应的影响,通过改进假体设计,使用低弹性模量的材料、减少假体截面积、使用骨水泥型假体、使用适当的涂层材料,甚至改进全髋关节置换方式来减少应力遮挡效应。

摘要：临床放射学研究发现人工全髋关节置换术后（以下简称THR）,假体周围常有骨质吸收现象,人们发现除了年龄、遗传、内分泌以及局部假体碎屑[1-3]等因素外,应力遮挡是产生这种现象一个十分重要的原因。THR后股骨承受的应力被假体分担了一部分,因而出现了应力遮挡现象。根据Wo1ff定律,应力遮挡引起股骨重新塑形,出现骨质疏松及骨皮质变薄。Turrer[4]发现THR后6个月时近端股骨吸收达20%,Sreinberg[5]发现THR后47年时吸收值达50%。

摘要：为减小带锁髓内钉静力性固定对骨折断端产生的应力遮挡效应.本研究设计出了带可吸收鞘锁钉(AS锁钉),并通过建立股骨内固定有限元模型对该锁钉的性能进行了分析.分析结果表明,在骨折愈合早期,AS锁钉强度高,能够为骨折断端提供稳定的力学环境;在中后期,AS锁钉可吸收鞘的降解使骨折断端产生了微动和加压,减小了带锁髓内钉对骨折断端产生的应力遮挡效应.有限元分析结果为该锁钉应用于临床提供了理论依据.

摘要：目的通过比较经锁定和加压固定后骨痂应力的变化,研究LCP锁定固定和加压固定对应力遮挡效应的影响,为临床MIPPO术式中应用不同类型的接骨板和固定方式提供生物力学依据。方法应用有限元法根据LCP独特设计的锁定与加压结合孔,建立了胫骨上端骨折LCP锁定和加压固定后带骨痂的三维有限元模型。对模型进行力学有限元分析,得出不同工况和内固定方式下骨痂应力情况。结果骨痂在锁定固定下的应力均值大于加压固定下的应力均值,根据配对t检验的结果两者差异具有统计学意义(P<0.05)。根据应力遮挡率计算公式,锁定固定导致的应力遮挡率小于加压固定导致的应力遮挡率。结论 MIPPO术式下的加压固定可以提供坚强的固定但产生的应力遮挡效应较大;锁定固定产生更少的应力遮挡效应,但没有加压固定那样能提供坚强的固定。因此在临床上对单纯长骨骨折通常采用两端锁定而中间加压的固定方式,这是一种兼顾固定的稳定性与更少的应力遮挡效应的固定方式,有助于骨折愈合。

摘要：目的 :设计山羊脊柱内固定的动物模型 ,研究脊柱内固定器对固定区域椎体骨密度及骨结构的影响。方法 :采用定量CT(QCT) ,荧光标记 ,定量组织学技术分别测量固定 3月及 6月后椎体皮质骨、松质骨的骨密度及骨结构的改变。结果 :脊柱内固定后椎体皮质骨、松质骨的骨密度 ,都有显著性降低。组织学结果显示骨结构出现了骨质疏松的病理改变。结论 :脊柱内固定后出现了应力遮挡现象。所产生的负面影响需临床随访证实。

摘要：目的探讨人工髋关节置换（total hip replacement,THR）前后慢走及上下楼梯两种不同步态下股骨的生物力学性能,为髋关节假体的优化设计和制造提供理论基础。方法建立人工髋关节股骨的三维有限元模型,并进行有效性验证;计算慢走和上下楼梯时THR前后股骨的应力分布及应力遮挡率。结果慢走运动时,THR前股骨应力由近端到远端逐渐递增,在股骨中下段达到最大,最大应力为90.6 MPa;THR后股骨出现应力遮挡现象,股骨的应力幅值有所下降,最大应力为82.5 MPa,股骨近端假体周围大转子附近股骨遮挡率最大,总体遮挡率为14.9%~99.0%。此外,假体颈部出现过大的应力集中现象。上下楼梯运动时,股骨应力分布的变化规律与慢走运动时大体相似,但应力遮挡效应更为明显。结论植入假体后,上下楼梯时股骨近端出现较大应力遮挡,并且假体自身出现过大应力集中,会影响THR手术质量,建议病人在术后应尽量减少关节角变化较大的运动。

摘要：支架或植入体的弹性模量过高会产生应力遮挡效应,引发骨吸收以及后期支架或植入体松动等问题。多孔支架和植入体可以根据需要调整其孔隙率和弹性模量,从而减小应力遮挡,同时多孔结构有利于骨组织的长入,利于骨整合。分别介绍3D打印多孔支架和植入体3种基本结构(均匀多孔结构、类骨小梁结构和功能梯度结构)的设计方法,以及基于计算机辅助设计、隐式曲面、图像、拓扑优化的设计方法,为解决应力遮挡问题和设计3D打印多孔支架和植入体提供参考建议。

摘要：人工股骨头假体植入技术目前存在的主要问题之一是 :植入假体存在远期松动等并发症 ,从而导致手术失败。对于引起松动的主要原因 ,通常人们认为是磨损碎屑和应力遮挡所造成的骨质吸收。因此 ,对人工股骨头假体植入物的结构进行优化是具有特别重要的意义。本文采用骨再造理论与有限元结合的方法 ,用计算机模拟人工股骨头假体植入后股骨的再造行为 ,用截面吸收率和抗弯截面模量损失率定量分析假体所产生的应力遮挡效应。骨再造理论采用应变能密度作控制变量的表面再造理论 ,有限单元采用二十节点等参数单元。结果表明 :在所讨论的假体模型中 ,三种围领形式的假体所产生的骨吸收仅相差 4%。三种长度直柄的假体所产生的骨吸收相差近 30 %,直柄长度的变化对应力遮挡效应有更显著的影响。

摘要：目的通过设计不同结构类型的人工膝关节胫骨衬垫托盘模型,建立模拟人体单腿站立状态下的有限元模型并进行仿真分析,对比胫骨衬垫托盘的实体结构设计假体与骨小梁结构设计假体在植入胫骨后的应力传导效果以及应力分布差异,从而探究结构设计对金属植入物性能的影响。方法首先采用3-matic11.0处理软件对人工膝关节胫骨衬垫实体托盘进行骨小梁结构设计优化,并将两种结构设计的胫骨托盘假体与胫骨模型在Hypermesh14.0软件中进行有限元前处理,最后利用有限元软件Abaqus6.13中进行手术植入模拟仿真分析并输出胫骨托盘与胫骨上的最大应力与应力分布情况。结果当植入胫骨托盘为实体结构设计时,最大应力值为13.72 MPa;然而,当植入胫骨托盘为骨小梁结构设计时,胫骨应力分布范围在胫骨近端分布范围增大,并且最大应力值(18.38 MPa)也增加了约34%。结论骨小梁结构设计的人工膝关节胫骨衬垫托盘可以有效降低应力遮挡水平,从而避免由于应力遮挡现象所造成的假体早期松动现象,提高了假体的使用寿命。

摘要：目的研究肿瘤型铰链式膝关节置换术后股骨-假体-胫骨复合体正常站立状态下的生物力学响应,探讨病人术后发生股骨穿孔的原因,为肿瘤型铰链式人工膝关节假体的优化设计与制造提供理论基础。方法兼顾CT及三维光学扫描数据建立股骨远端骨肉瘤瘤段切除肿瘤膝关节置换后的病人股骨-假体-胫骨有限元模型,并进行相关有效性验证,从而进一步分析人体站立状态下股骨-假体-胫骨复合体的应力分布及应力遮挡现象。结果 (1)在站立加载状态下,相对胫骨,股骨的应力明显更大且集中分布趋势显著,股骨前1/3区域应力较大,呈现应力遮挡效应。(2)由于模型基于临床病人几何及骨质特征建立,股骨应力集中位置与临床中病人股骨穿孔位置接近,表明在施加自身重力状态下可能发生与病人病症一致的股骨损伤行为。结论肿瘤型铰链式膝关节假体植入后,由于假体髓针深入骨髓腔,正常站立状态下亦对骨髓腔产生一定的压力;由此产生的应力遮挡效应以及假体髓针与特定骨髓腔的匹配情况均可能引起股骨应力集中,从而将可能引起股骨开裂,甚至穿破,影响手术质量。建议术前优化假体设计以减轻或避免此类现象,从而减少术后患者的并发症发生率。